전 세계에서 오가노이드에 대한 연구 성과는 빠르게 나타나고 있다. 국내외 연구진은 세포 배양을 통해 뇌와 위, 간, 폐, 망막까지 각종 장기유사체 개발에 이미 성공했고, 실제 인간 장기의 크기와 기능에 근접하도록 지속 발전시키는 단계다. 오가노이드는 최근 몇년 새 질병의 원인 분석은 물론 신약 개발, 재생치료 등에 광범위하게 활용되며 차세대 바이오 산업의 핵심 주자로 급부상했다.

◆오가노이드 연구 쏟아진다

24일 미국 국립생물정보센터(PubMed)에 따르면 지난 2021년 오가노이드 관련 논문은 2838개가 쏟아졌다. 올해에만 나온 논문이 지난 2016~2020년까지 5년간 제출된 논문(2986개)와 맞먹는 규모다. 2001~2010년 69개에 불과하던 논문 개수는 2011년부터 5년간 350여개로 늘었고, 2016년부터 폭발적으로 증가하기 시작했다. 2022년 현재 기준 제출된 오가노이드 관련 논문은 2409개에 달한다.

오가노이드 연구 성과도 쏟아지기 시작했다. 지난 2019년 샌디에고 캘리포니아 대학 연구진은 실제로 미숙아 정도의 사고가 가능한 '미니 뇌'를 개발하는데 성공했다. 2016년 미국 존스홉킨스 연구팀이 인간 뇌세포를 배양해 만든 '미니 뇌'를 개발해 파킨슨병, 알츠하이머 등 뇌와 관련된 질병 연구에 착수한지 3년 만이다.

2017년에는 미국 하버드대학교 연구팀이 쥐의 위에서 채취한 조직을 활용해 '미니 위'를 배양한 뒤 이를 다시 쥐의 몸속에 이식해 인슐린을 분비하도록 만드는 데 성공했다고 발표했다. 효과는 최소 6개월 동안 지속됐다.

눈 오가노이드도 개발 중이다. 2019년 로버트 존스턴 주니어 미국 존스홉킨스대 생물학과 교수팀이 줄기세포를 2주간 배양해 망막 오가노이드로 배양하는 데 성공했으며 지난 해에는 네델란드 후브레히트 연구소의 한스클레버스 연구팀이 생쥐와 인간의 눈물샘으로부터 성체줄기세포 기반 오가노이드를 만들었다.

오스트리아 연구팀은 지난 해 만능줄기세포로 자가 조직화 심장 오가노이드 제작에 성공했다. 심장과 오가노이드 합성어인 카디오이드라고 불리우는 심장 오가노이드는 심장 손상이나 선천성 심장 질환 및 기형의 효과적인 모델로 심장병 치료와 재생에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다.

코로나19 이후 해외 연구팀들은 폐와 편도선 오가노이드를 제작, 코로나19 바이러스의 병리기전을 밝혀내고 백신과 치료제 개발에도 활용했다.

◆'K-오가노이드'도 큰 관심

국내에서도 오가노이드 연구가 활발히 이어지고 있다.

국가과학기술지식정보서비스(NTIS)에 따르면 2022년 현재 오가노이드 관련 정부 과제는 총 573건이 진행 중이다. 2016년까지 39건에 불과하던 오가노이드 관련 과제는 2018년 143개, 2019년 262개, 2020년 389개, 2021년 513개로 급증 추세다. 연구비 규모가 1억원을 넘는 과제가 대부분이며 5억원 이상 과제도 106개, 10억원 이상 과제도 84개에 달한다.

오가노이드 관련 연구 성과도 가시화되고 있다.

지난 18일 한국생명공학연구원 손미영·박두상 공동연구팀은 세계 최초로 인간 장 오가노이드 모델을 이용해 장 발달 촉진과 염증성 장 질환 보호 효과를 검증한 신규 유산균 '루테리'를 발굴해냈다.

앞서 지난 달 28일 강스템바이오텍은 서울대 강경선 교수 연구팀과 공동연구를 통해 인체 피부와 완벽하게 동일한 형태의 인체세포 유래 피부 오가노이드를 구현했다고 밝혔다. 강스템바이오텍은 이를 이용한 아토피성 피부염 질환 모델을 확립하고 국제저널에 논문을 게재했다.

고려대학교 의과대학 선웅 교수팀 역시 신경관 형성을 모사하는 척수 오가노이드 개발에 성공하고 오가노이드 기반의 약물 스크리닝 플랫폼 활용 가능성을 증명했다. 가톨릭대 성빈센트병원 신장내과 김용균 교수팀 등은 기존 신장 오가노이드의 제한점을 극복하고 실제 인간의 신장과 매우 유사한 신장 오가노이드 분화 개발에 성공했다고 밝혔다.

지난 해 기초과학연구원(IBS) 나노의학 연구단은 실제 인간 뇌와 유사한 환경을 구현해 미니 뇌 제작에 성공했다. 기존 뇌 오가노이드는 태아 수준에 머물러 있었지만 국내 연구진 개발한 뇌 오가노이드는 크기가 이전보다 2배 크며 신경 기능도 높인 미니 뇌로 주목을 받았다.

2020년에는 포항공대 연구팀은 인간조직을 정확하게 모사하는 신개념 장기 모사체인 조립형 인공장기를 개발하고 이를 '어셈블로이드'라고 명명했다. 어셈블로이드는 기존 유사 장기를 초월한 미래형 환자 맞춤 체외 장기로 지금까지 존재하지 않던 혁신적인 기술이다.